Seismic signal enhancement based on the low-rank methods

Based on the fact that the Hankel matrix constructed by noise-free seismic data is low-rank, low-rank approximation (or rank-reduction) methods have been widely used for removing noise from seismic data. Due to the linear-event assumption of the traditional low-rank approximation method, it is difficult to define a rank that optimally separates the data subspace into signal and noise subspaces. For preserving the most useful signal energy, a relatively large rank threshold is often chosen, which inevitably leaves residual noise. To reduce the energy of residual noise, we propose an optimally damped rank-reduction method. The optimal damping is applied via two steps. In the first step, a set of optimal damping weights is derived. In the second step, we derive an optimal singular value damping operator. We review several traditional low-rank methods and compare their performance with the new one. We also compare these low-rank methods with two sparsity-promoting transform methods. Examples demonstrate that the proposed optimally damped rank-reduction method could get significantly cleaner denoised images compared with the state-of-the-art methods.     

均质介质中排桩对瑞利波的阻隔试验分析

本文通过室外试验的方法并绘制二维等值线图以及将波长和双桩变量进行归一化处理来分析瑞利波通过双桩时周边土体振动的变化,结果表明：在桩间、桩前存在振动加强的现象,其中桩间以及桩角处振动强度最大;桩长与波长的比值的增加会使得桩前、桩间土体振动加强,同时也会使得双桩的隔振效果提升。当比值为0.691~0.781的范围内时,各点处变化幅度趋于平缓;桩间距的增加会使得双桩失去相互影响作用,当桩间距与波长的比值在0.34~0.42时,桩前、桩间以及桩后的A_r值趋近于1,即不存在振动加强以及衰减现象;桩径的增加可提升双桩的隔振效果,同时随着桩径与波长的比值增加,桩前、桩间的A_r值均有较小幅度的增加;振源距的增加会使得双桩的隔振效果增强,随着振源距与波长的比值的增加,桩前的A_r值降低了0.13左右,桩间仅仅降低了0.068左右,而桩后的A_r值降低了0.108左右,隔振效果增强,但增强的幅度较小。     

利用井下摆近震记录研究华北盆地沉积层速度结构

收集了2015—2018年首都圈地区M1.0以上地震的波形数据,选取近场井下地震计观测记录,通过拾取直达P、S波及相应地表反射波的到时并测量其到时差,获得了台站下方地壳浅部300 m的P波、S波平均速度,并分析了波速的水平分布特征,结果表明,华北盆地近地表P波平均速度约为1.98 km/s,S波平均速度约为0.46 km/s,平均波速比约4.3;利用不同速度模型对27个地震事件进行定位,结果显示:沉积层模型可有效改善华北盆地地震定位精度。     

南大洋大气有机胺分布及来源特征研究

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果表明：南大洋大气有机胺以气态三甲胺（TMA）和二甲胺（DMA）为主要存在形态,其均值分别为(104.0±285.2)、(3.5±6.0) ng/m3。普里兹湾大气中有机胺的平均浓度显著高于南大洋开阔海域,气态TMA和DMA均值分别达到(289.0±396.6)、(5.6±16.1) ng/m3。南大洋大气中气态TMA、DMA和氨气（NH3）在不同区域内均具有良好的线性关系,表明三者具有同源性。从来源分析,南大洋大气有机胺主要受到海洋生物活动的影响,但在海冰边缘区及南极近岸海域,企鹅等动物的生物活动会导致大气中有机胺的浓度显著升高。     

台风“摩羯”和“利奇马”经渤海强度变化特征分析

利用FY 4水汽云图、NCEP/FNL资料、自动站资料和ERA Interim海温资料，分析入海增强台风“摩羯”（1814）和入海减弱台风“利奇马”（1909）经过渤海强度变化特征。结论如下：台风“摩羯”中心入海增强过程伴随着中高层冷空气侵入，冷空气深入“摩羯”云系中心，台风强度减弱并逐渐消亡。台风“利奇马”入海前冷空气已经侵入台风中心，台风入海后强度减弱,暖心结构变得不对称，低层有清晰的斜压特征。“摩羯”入海前渤海上空为强辐散区，“利奇马”入海前渤海上空为弱辐合场，北上前进方向出现高空辐散有利于台风加强。台风登陆前垂直风切变与台风强度反位相分布，北上后台风垂直风切变与台风强度同位相分布。“摩羯”入海后水汽通道出现断裂，其入海增强更多依赖于热力条件和动力条件。“利奇马”水汽通量和水汽通量散度源于自身环流的贡献。台风“摩羯”入海后潜热加热率激增，“利奇马”低层维持弱潜热加热直至台风消亡。     

Study on collapse settlement and cracks of core wall rockfill dams under wetting deformation

The safety and stability of core wall rockfill dams during impoundment are threatened by the wetting deformation of up-stream shell materials. The serious wetting deformation not only aggravates the collapse settlement of upstream rockfill but also intensifies differential settlement of the dam crest during impoundment, and then causes cracks on the dam crest. On the basis of the proposed wetting deformation model and its simulation method of wetting deformation, this paper simulated the impoundment process of Guanyinyan core wall rockfill dam and studied the deformation characteristic of the dam during impoundment. In addition, the smeared cracking model was used to simulate the crack propagation on the dam crest, and the crack develop and spread mechanism was analysed. The results show that the simulated deformation can fit the in-situ data well, and the simulated crack propagation is in good agreement with the actual situation. Once watered, the upstream rockfill and core wall have significant settlement, and the whole dam crest has obvious horizontal displacement towards the upstream. It is on the same order of magnitude that the increment of horizontal displacement and settlement at the top of the dam during impoundment. In the process of impoundment, the upper part of the dam tends to deform towards the reservoir area, which will lead to tensile cracks appearing in the rockfill areas on both upstream and downstream sides of the core wall of the dam crest, and the propagation direction of the cracks is basically parallel to the adjacent core wall surface. With the water level rising, the cracks on the downstream side of the dam crest mainly extend vertically, and the cracks on the upstream side of the dam crest not only extend vertically, but also extend horizontally.     

基于遥感反演的浒苔绿潮暴发对有色溶解有机物与叶绿素时空分布特征的影响

浒苔的暴发会对水体生态环境产生巨大的影响, 对此进行遥感监测具有十分重要的意义。本文基于现场同步实测的有色溶解有机物(colored dissolved organic matter, CDOM)吸收系数、叶绿素浓度以及光谱数据建立遥感反演模型,再结合MODIS卫星影像提取山东半岛南侧近岸海域在各年份浒苔暴发前后CDOM与叶绿素浓度的时空分布特征。结果表明, 浒苔的消亡分解会在水体中产生大量的CDOM, 但浒苔的生长繁殖同样会消耗CDOM, 此外CDOM还受到浒苔暴发时期强烈的光降解作用。在各种因素的综合作用下, 研究区海域CDOM浓度在浒苔暴发时期微弱升高, 浒苔消亡后CDOM浓度则开始回落。浒苔在暴发期会抑制其他浮游微藻的生长, 使研究区海域叶绿素浓度有所降低, 而浒苔消亡后叶绿素浓度有所上升。水体中的叶绿素受多种生物地球化学因素的影响, 因此叶绿素浓度的降低与浒苔的暴发强度之间没有明确的相关性。遥感反演可以大范围快速地提取水体中各种要素的分布情况, 但就浒苔的暴发对海水中各要素的影响机制而言, 还需要结合各种生态环境因子进行综合分析。     

网箱养殖海区底泥产芽孢细菌多样性

采用培养与16S rRNA基因序列比对的方法,对海水网箱养殖区底泥中的可培养细菌进行研究。结果表明,网箱正下方的产芽孢细菌比例高达50%,随着离网箱距离的增加,产芽孢细菌的比例明显降低,200m远时,其比例降至17%。从3个采样点分离纯化出91株产芽孢细菌,对其菌落形态、菌体形态的研究和部分菌株16S rRNA基因的DGGE带型和序列分析表明,91株产芽孢细菌中,有85株属于芽孢杆菌属(Bacillus)的10个种,25个发育型;6株属于盐芽孢杆菌属(Halobacillus)的1个种,3个发育型。芽孢杆菌属的B.marisflavi、B.baekryungensis、B.aquaemaris、B.pumilu等4个种为优势类群。此外,接近半数的产芽孢细菌能代谢含硫化合物,部分菌株能够还原硝酸盐或分解无机磷化合物,仅有3株菌具有亚硝酸盐还原作用。     

滇中楚雄盆地Pb-Ag-Au多金属矿床成因联系:金属矿物微量元素和硫同位素的证据

滇中老街子Pb Ag矿床和白马苴Au(Cu)矿床,是楚雄盆地中与喜马拉雅期富碱斑岩体时空关系密切的两个多金属矿床,但二者成因联系不清、成矿模式不明已成为制约该区矿床理论认识与多金属成矿模式完善的关键问题.通过开展矿区不同类型岩(矿)石中黄铁矿、镜铁矿的微量元素和黄铁矿、方铅矿、辉钼矿硫同位素的系统研究,认为:①区内Pb、Ag、Au、Cu、Mo多金属成矿物质来源与源于深部壳幔相互作用的正长斑岩岩浆有关;②两矿床成矿流体为富Cl的流体体系.其中,老街子Pb、Ag、Cu、Mo多金属成矿流体和白马苴早阶段成矿流体主要源于正长斑岩成岩过程中分异出的岩浆流体;而老街子深部镜铁矿和白马苴晚阶段成矿流体较为复杂,可能为岩浆流体和富含δ34S大气降水的混合流体,且该混合流体在迁移、沉淀成矿过程中还可能混入部分地层中的成矿物质;③相对于白马苴Au(Cu)矿床早矿化阶段,老街子Pb、Ag、Cu、Mo多金属矿化和白马苴晚矿化阶段应发生在相对高fo2和低温的环境.综合两矿床地质、岩体、矿体和成矿物质来源等方面的对比研究,认为矿区内Pb、Ag、Au、Cu、Mo多金属在成因上具亲缘关系,受控于相同性质的岩浆作用,为同一地质构造环境和岩石建造中不同部位的产物,两矿床具有"时-空-物-演"的成因联系,共同构成浅成低温热液-斑岩型Pb-Ag-Au (Cu-Mo)多金属成矿系统.     

川西南大梁子铅锌矿床矿化蚀变分带规律与元素组合分带模型

川西南大梁子铅锌矿床是川滇黔地区震旦系灯影组碳酸盐岩赋矿的后生热液型铅锌矿床的代表之一。针对该矿床矿化蚀变分带规律不清的现状，基于矿区内1884 m、1944 m、2004 m、2064 m中段1∶200矿化-蚀变岩相学填图，精细解剖了蚀变类型、强度及蚀变岩组构，总结了矿化蚀变的强弱变化、矿物共生组合、元素组合及其空间分带特征，揭示了不同矿化蚀变带特征元素含量的变化规律，构建了从铅锌矿体中心向赋矿围岩的矿化蚀变空间分带模式:中等硅化+白云石化角砾状铅锌矿石相带（Ⅰ带）→中等硅化+白云石化网脉状铅锌矿化相带（Ⅱ带）→强硅化+白云石化+方解石化+细脉至星点状黄铁矿化相带（Ⅲ带）→方解石化+炭质+黄铁矿化相带（Ⅳ带）。基于成矿元素、特征元素组合及其元素比值的变化特征研究，矿化指示元素在不同蚀变带中依次具有Pb-Zn-Cd→Pb-Zn-Ag-Cu（Sb）→Ag-Cu-As-Sb→As-Sb的水平分带规律，总结了矿化指示元素的变化趋势。该研究对该矿床深部找矿勘查和同类矿床矿化蚀变分带研究具有启示意义。